JP2007152243A - 液中の固形分分離除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 不要な渦流や波の発生を防止し、固形分を液分から自然分離させて円滑で静かな分離を可能にすると共に、装置を小型化をし、安価で信頼性の高い装置を提供することを課題とする
【解決手段】 排液中含まれる浮上固形分、沈降固形分と液分とを自然分離する分離槽と、該分離槽の液中に該排液を水平に流出する排液供給パイプと、固形分を貯留する貯留槽と、ガイド溝と該貯留槽との連通路に設けた第２開閉弁と、貯留槽の液面レベルを計測する液面計と、分離槽の中間液位レベルで連通する連通孔を有する清澄水分離槽と、清澄水分離槽内に取水口を有する清澄水管と、分離槽の底部と貯留槽の底部との連通路に設けた第１開閉弁と、貯留槽の底部と外部の適宜の位置に配置された外部装置とを連通する連通路に設けた第３開閉弁と、制御装置とを具備している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、排液中の固形分分離除去装置の技術分野に属する。更に詳細には、汚泥処理装置の脱水機や濃縮機等から排出される排液中に含まれる固形分を分離して、除去する処理装置の技術分野に属する。

下水処理や産業排水処理等から発生する汚泥は、後段の処理・処分におけるコスト低減や処理効率の向上を図るため、汚泥の濃縮処理や脱水処理が行われてきた。濃縮や脱水に使用される従来の濃縮装置や脱水装置において、分離液側に処理固形物量の５％〜１０％の固形物が含まれており、従来はそれをそのまま水処理系へ返流していた。しかし、近年、固形物の回収率を９８％〜９５％程度に高め、返流水の水質を向上させて水処理系への負荷を低減することが求められている。このために、その分離液からさらに固液分離処理する装置を濃縮装置または脱水機に組み込んだ装置が開発されつつある。

このような装置は一般に本体装置の付属装置として開発される。従来から公開されてきた特許文献にはこのような装置が見当たらない。従って、ここでは非特許文献１に記載されている汚泥処理装置の付属装置として技術マニュアルに掲載されている従来装置（以下、従来装置１という。）について説明する。しかし、技術マニュアルには機能の詳細な説明はなされていないので、一部説明を補充して簡単に説明する。図７はこのろ液分離装置の関連するシステムを示し、図８及び図９はこの装置の正面図及び平面図を示す。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＸ矢視の断面図を示す。
汚泥処理装置、圧入式スクリュープレス脱水機、技術マニュアル、２００１年−３月号、（財）下水道新技術推進機構

図７において、５０は圧入式スクリュ−プレス脱水機で、５１は凝集装置である。５２は洗浄水タンクで、５３はポンプである。脱水機５０によって脱水された脱水ケーキはシュート５０ａによってベルトコンベア５４に搭載され、脱水ケーキ貯留ホッパ５５に放出される。５６はろ液分離装置で、ろ液はホッパ５０ｂからろ液分離装置５６に供給される。ろ液分離装置５６に供給されたろ液は固形分が除去され、固形汚泥は汚泥貯留タンクに返送され、清澄水は水処理施設に供給される。

図８、図９（Ａ）、（Ｂ）において、６０はろ液分離槽で、６１は分離汚泥槽である。６２はろ液を供給するための流入管６２で、６３は洗浄水を供給する洗浄管６３である。また、６４はろ液分離槽掻寄板で、ろ液分離槽６０の底に沈降した固形物を掻き寄せる。６５は掻寄ブレードで浮上した固形物を掻き寄せて溢出する流水と一緒に分離汚泥槽６１に流出させる。ろ液分離槽６０の上部には掻寄ブレード６５によって、掻き寄せられた浮上固形物を分離汚泥槽６１に供給するホッパ状のシュート６８が設けられている。

分離汚泥槽６１の一部（図９の上側部）が仕切り板６９によって小室７０が形成され、図９（Ｂ）に示すように、ろ液分離槽６０と小室７０との間には連通路７１が液面からの中間液レベルに設けられている。小室７０の中央に清澄水管７３が設けられている。分離汚泥槽６１には更に攪拌装置７５と液位計７６が設けられている。また、開閉弁（分離汚泥引抜弁）７７を介して、ろ液分離槽６０の底部と分離汚泥槽６１の底部を連通する連通パイプ７８が設けられると共に開閉弁（分離混合汚泥引抜弁）７９を介して分離汚泥槽６１の底部と汚泥貯留タンク８（図７）とを結ぶ管路８０が設けられている。

従来装置１は、以上に述べたように、脱水機５０の運転中は駆動機６７を常時運転し、沈降分離した固形物を掻寄機の下部ブレード６４によって、ろ液分離槽６０の下部円錐中央に掻き寄せておき、分離汚泥引抜弁７７を開いて分離汚泥槽６１に移動する。また、浮上分離した固形物を掻寄機のブレード６５によって掻き寄せ、分離汚泥槽６１の上部に張り出したシュート６８から分離汚泥槽６１に放出する。従って、掻寄ブレード６４及び掻寄ブレード６５を駆動するための動力機が必要となる。ブレード６４及びブレード６５や駆動機構によって装置が複雑となり、大型化し、重量も重くなる。従って、装置自体の他にランニングコストも高価になるという問題が生じる。更に、磨耗部品が多いために、故障が起こりやすく信頼性に欠けるという問題も生じる。

以上に説明したように、本願発明は、可動部品をできるだけ少なくして信頼性が向上させると共に、固形分を自然分離させることで装置の単純化及び小型化を図り、安価で信頼性の高い装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用している。即ち、
請求項１記載の発明は、汚泥処理装置の脱水機や濃縮機等から排出される排液中に含まれる固形分を分離して除去する分離除去装置において、該排液中含まれる浮上固形分、沈降固形分と液分とを自然分離する分離槽と、該分離槽の液中に該排液の流出口を有する排液供給パイプと、浮上固形分を集めるガイド溝と、固形分を貯留する貯留槽と、該ガイド溝と該貯留槽との連通路に設けた第２開閉弁と、該貯留槽の液面レベルを計測する液面計と、該分離槽の中間液位レベルで連通する連通孔を有する清澄水分離槽と、該清澄水分離槽内に取水口を有する清澄水管と、該分離槽の底部と該貯留槽の底部との連通路に設けた第１開閉弁と、該貯留槽の底部と外部の適宜の位置に配置された外部装置とを連通する連通路に設けた第３開閉弁と、前記各開閉弁を制御する制御装置とを具備したことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記液面計は前記貯留槽の液面レベルの高レベル、中レベル、低レベルを検出し、前記制御装置は液面レベルが低レベルにあるときは第１開閉弁並びに第３開閉弁を閉じ、液面レベルが高レベルになったときに攪拌機を回転させると共に第１開閉弁を開き、分離槽の底に沈降した固形分を水位ヘッド差により貯留槽中に流入させ、その後に第３開閉弁を開いて固形分を外部装置に送出することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記制御装置は該分離除去装置が運転中で、前記貯留槽の液面レベルが前記低レベル又は中レベルにあるときは前記第２開閉弁を一定時間ごとに開閉して前記浮上固形分を前記貯留槽へ放出する制御をすることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、該分離槽の液面上方に散水装置を設けたことを特徴としている。

本発明では掻寄板や掻寄ブレード等の回転部材及び駆動装置をなくしたので故障が起こりにくく、耐久性が向上するという効果が得られる。更に、固形分の浮上又は沈降が重力により行われるので、静かで円滑な分離が可能になると共に装置のコンパクト化、低価格化が可能になるという効果が得られる。

本願発明を実施した実施形態について以下に図を参照して説明する。なお、この実施形態は脱水機５０の排液（ろ液）中の固形分を分離除去する分離除去装置で（以下、ろ液分離装置と呼ぶ）、脱水機の下流側に設けた実施例である。図１は本実施形態の正面図で、図２は上平面図である。図３はコントローラの手順を示すフローチャートである。図４はタイムチャートである。図５、図６の（Ａ）〜（Ｄ）は各工程の状態を示した図である。なお、図において、引用番号は従来装置（図７〜図９）と相違する部分も多いので対応していない。

図１、図２において、ろ液分離装置１０は脱水機５０の下側に設けている。ろ液分離装置１０は、固形分と液分を分離するためのろ液分離槽１１、固形分を貯留する貯留槽１２、清澄水を取り出すための清澄水分離槽１３から構成され、ろ液分離槽１１を挟んで両側に貯留槽１２、清澄水分離槽１３が設けられている。なお、貯留槽１２は分離した固形分をポンプにより原液貯留タンクに戻す場合に必要であるが、原液貯留タンクが下方にあり、自然流れによって戻せる場合は省略できる。ろ液分離槽１１の満液レベルの半分の高さより少し高いレベルに、ろ液が水平に流出するようにろ液供給管１５が側壁を貫通して固設されている。これにより供給水の動圧による浮上固形分や沈殿固形分の攪拌を防ぐことが望ましい。また、ろ液分離槽１１の液面上方の上流側に散水管１７を設け、固形分と共に浮上した気泡を消滅させて、気泡による液表面近くの攪拌効果や液面での気泡破裂による波紋発生を防ぎ液面を平らにして浮上固形分の液中への分散を防ぐことが望ましい。

貯留槽１２のろ液分離槽１１と隣接する側（下流側）に、浮上した軽固形分を円滑に貯留槽１２に放出するためのガイド溝１９が貯留槽１２の上部に設けられている。ガイド溝１９と貯留槽１２は第２開閉弁２０を介して管路２１、２１により連結されている。また、貯留槽１２には貯留した固形分を攪拌するための攪拌機２２が設けられると共に貯留槽内の液レベル１２ａを計測するための液面計２３が設けられている。液面計２３は従来から知られたものでよい。

一方反対側には清澄水分離槽１３が隣接して設けられており、清澄水分離槽１３は略中間液レベルに設けられた開口２７を介して連通している。また、清澄水を取り出すための清澄水管２８が適宜の位置に設けられている。清澄水管２８の取水口２８ａの高さレベルはろ液分離槽１１の通常運転時の水面レベルより少し低くなっている。清澄水管２８に清澄水が円滑に流れる程度に低くするのが望ましい。

また、ろ液分離槽１１の底と貯留槽１２の底は第１開閉弁３０を介して管路３１、３１により連通しており、更に、貯留槽１２の底は第３開閉弁３２を介して外部（例えば、汚泥貯留槽）に連通している。第１開閉弁３０、第２開閉弁２０、第３開閉弁３２及び攪拌機２２は制御装置３５によって制御されている。以下に本実施形態の装置の運転、制御手順について説明する。

図３において、ステップＳ１は脱水ろ液でろ液分離槽１１を満たしていき、清澄水管２８から清澄水の排出が始まる状態で運転を開始する。このときの状況を図５（Ａ）に示す。貯留槽１２内の固形分の量が少なく液位計２３の液レベルは中レベル以下であり、第１開閉弁３０、第２開閉弁２０及び第３開閉弁３２は閉じた状態にある。ステップＳ２では運転開始から所定時間Ｔ１経過したときに第２開閉弁２０を時間Ｔ２だけ開いて浮上固形分をガイド溝１９から貯留槽１２へ送出する。このときの状況を図５（Ｂ）に示す。ステップＳ３では第２開閉弁２０を閉じた後第１開閉弁３０を時間Ｔ４だけ開いて沈殿固形分をろ液分離槽１１から貯留槽１２へ送出する。この際、沈殿固形分の送出はろ液分離槽１１と貯留槽１２の水位ヘッド差により行う。このときの状況を図６（Ｃ）に示す。この際ろ液分離槽１１内の液面レベルが多少下がり、清澄水管２８からの清澄水量が減少する。

このとき貯留槽１２の液レベルが中レベルを超えていれば攪拌機２２を回転させて貯留槽１２の固形分（浮上した固形分、沈殿した固形分）を混合する（ステップＳ４）。この操作（ステップＳ２〜ステップＳ４）を貯留槽１２の液レベルが高レベルを超えるまで繰り返す。液レベルが高レベルを超えたときは第３開閉弁３２を開いて貯留槽１２内の混合固形分を外部に送出する。このときの状況を図６（Ｄ）に示す。混合固形分の送出は液レベルが底レベルに到達するまで続行する。以上の操作を運転停止まで行う。なお、Ｔ１（浮上固形分初期排出開始時間）、Ｔ３（浮上固形分排出開始時間）は何れも（０〜６０）分の範囲から選択し、Ｔ２（浮上固形分排出時間）、Ｔ４（沈殿固形分排出時間）は何れも（０〜６０）分の範囲から選択するのが望ましい。この時間選択により、水槽からのあふれ防止を図ったり、水位ヘッド差がうまく確保でき、装置の処理連続性が確保できる。
図４は以上の流れを示したタイムチャートである。

以上に説明したように、本実施形態よれば、従来装置に比べてより掻寄ブレード６４、６５の代わりに自然分離を利用して軽固形分を分離除去するようにしたので、渦流が発生せず固形分の沈降や浮上が静かに円滑に行われ、装置のコンパクト化が可能になり、かつ、構造も簡単になり故障が生じにくく、信用性が高くなるという効果が得られる。又製造コストも安価になり、掻寄ブレード６４、６５を駆動する装置も不要となり、装置のコストやランニングコストが安価になるという効果も得られる。

以上、この発明の実施形態、実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

本発明を実施した実施形態の全体正面図を示す。 本実施形態の上面図を示す。 本実施形態の操作のフローチャートを示す。 本実施形態のタイムチャートを示す。 （Ａ）、（Ｂ）は本実施形態の工程における状況を示す。 （Ｃ）、（Ｄ）は本実施形態の続きの工程における状況を示す。 従来装置の周辺システムを示す。 従来装置の正面図を示す。 従来装置の上面図を示す。

符号の説明

１０ ろ液分離装置（分離除去装置）
１１ ろ液分離槽（分離槽）
１２ 貯留槽
１３ 清澄水分離槽
１５ ろ液供給管（排液供給パイプ）
１７ 散水装置
１９ ガイド溝
２０ 第２開閉弁
２２ 攪拌機
２７ 清澄水連通孔
２８ 清澄水管
３０ 第１開閉弁
３２ 第３開閉弁
３５ コントローラ（制御装置）

Claims (4)

1. 汚泥処理装置の脱水機や濃縮機等から排出される排液中に含まれる固形分を分離して除去する分離除去装置において、該排液中含まれる浮上固形分、沈降固形分と液分とを自然分離する分離槽と、該分離槽の液中に該排液の流出口を有する排液供給パイプと、浮上固形分を集めるガイド溝と、固形分を貯留する貯留槽と、該ガイド溝と該貯留槽との連通路に設けた第２開閉弁と、該貯留槽の液面レベルを計測する液面計と、該分離槽の中間液位レベルで連通する連通孔を有する清澄水分離槽と、該清澄水分離槽内に取水口を有する清澄水管と、該分離槽の底部と該貯留槽の底部との連通路に設けた第１開閉弁と、該貯留槽の底部と外部の適宜の位置に配置された外部装置とを連通する連通路に設けた第３開閉弁と、前記各開閉弁を制御する制御装置とを具備したことを特徴とする液中の固形分分離除去装置。
2. 前記液面計は前記貯留槽の液面レベルの高レベル、中レベル、低レベルを検出し、前記制御装置は液面レベルが低レベルにあるときは第１開閉弁並びに第３開閉弁を閉じ、液面レベルが高レベルになったときに攪拌機を回転させると共に第１開閉弁を開き、分離槽の底に沈降した固形分を水位ヘッド差により貯留槽中に流入させ、その後に第３開閉弁を開いて固形分を外部装置に送出することを特徴とする請求項１に記載の液中の固形分分離除去装置。
3. 前記制御装置は該分離除去装置が運転中で、前記貯留槽の液面レベルが前記低レベル又は中レベルにあるときは前記第２開閉弁を一定時間ごとに開閉して前記浮上固形分を前記貯留槽へ放出する制御をすることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１に記載の液中の固形分分離除去装置。
4. 該分離槽の液面上方に散水装置を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１に記載の液中の固形分分離除去装置。
   

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